Unter Erweiterter Realität (kurz ER oder AR entsprechend der englischen Abkürzung für augmented reality) versteht man die (meist visuelle) Überlagerung, d.h. Erweiterung von virtueller Information mit der Realität in Echtzeit. Dabei soll die Information möglichst am richtigen geometrischen Ort dargestellt werden.
Im Reality-Virtuality-Continuum nach Milgram sind die Augmented Reality und Augmented Virtuality Teil der Mixed Reality. Während der Begriff Augmented Virtuality kaum von der Fachwelt benutzt wird, werden Augmented Reality und Mixed Reality meist synonym verwendet. Bei Virtual-Reality-Anwendungen taucht der Benutzer komplett in die virtuelle Welt ein, aber bei AR steht die Einbettung der zusätzlichen Informationen in die reale Welt im Vordergrund. Dies führt zu wesentlich härteren Anforderungen an die Positionsbestimmung (Tracking) und Kalibrierung.
Unter einem AR-System (kurz ARS) versteht man das System der technischen Bestandteile die nötig sind um eine AR-Anwendung aufzubauen: Kamera, Trackinggeräte, Unterstützungssoftware usw.
Die Literatur verwendet meist die Definition der erweiterten Realität von Azuma (Azuma, 1997):
- Die virtuelle Realität und die Realität sind miteinander kombiniert (teilweise überlagert).
- Interaktivität in Echtzeit
- Reale und virtuelle Objekte stehen 3-Dimensional zueinander in Bezug.
Die Nachteile dieser Definition sind, dass sie sich allein auf technische Merkmale stützt und dass sie sich nur auf einen Teilaspekt, den AR abdeckt, beschränkt. Andere Arbeiten definieren AR als eine Ausweitung der Sinneswahrnehmung des Menschen durch Sensoren von Umgebungseigenschaften, die der Mensch selbst nicht wahrnehmen kann: Radar, Infrarot, Distanzbilder, usw.
Betrachtet man Defintionen zum Begriff Realität, dann stellt man sich die Frage, ob Realität sich überhaupt erweitern läßt.
Anwendungen
Ein Beispiel für eine AR-Anwendung sind die in Echtzeit eingeblendeten virtuellen Marken bei Sportübertragungen: Verschiedene Entfernungen der Konkurrenten beim Ski-Springen, Weitwurf, usw. (Man beachte, dass dieses Beispiel oft keine Augmented-Reality-Anwendung nach der obigen Definition ist, da manchmal das interaktive Element fehlt.)
- Militär, Katastrophenmanagement, Hydrologie, Ökologie, Geologie (Darstellung und interaktive Analyse von Karten und Geländemerkmalen, z.B. zur Ausbeutung von Bodenschätzen)
- Darstellung nicht sichtbarer Elemente (z.B. werden einem Arzt Organe im "Inneren" des Patienten eingeblendet).
- Hilfestellung bei "komplexen" Aufgaben (z.B. werden für einen Mechaniker die Teile eines Gerätes "beschriftet", und er bekommt Arbeitsanweisungen)
- Konferenzen mit realen und virtuellen Teilnehmern
- Spiele (z.B. ARQuake)
- Wartung, Instandhaltung und Reparaturen
- Darstellung zerstörter historischer Gebäude
Probleme
- Performanz: Nachführung der Bilder bei Bewegungen
- Energieversorgung: Die momentan verfügbaren Akkus reichen noch nicht aus um ARS längere Zeit zu versorgen.
- Sensor: Rauschen bei Bewegung, Drift, Abschattung des Trackingsystems (z.B. bei GPS, INS)
- Daten: Verfügbarkeit und hohe Komplexität der Daten
- Visualisierung: Um die Einbettung der virtuellen Szene in die reale Szene möglichst überzeugend zu leisten, sind Daten notwendig, die die Umgebung auch in ihrer Geometrie beschreiben. Darauf aufbauend können dann virtuelle Schnitte durch reale Objekte gezeichnet werden und die Verdeckung der virtuellen Objekte durch die realen Objekte berechnet werden. Diese Geometriedaten sind jedoch nicht immer verfügbar oder aktuell.
- Benutzerschnittstelle: Insbesondere bei mobilen Anwendungen, zum Beispiel für Außenanwendungen, ist die Eingabe von Information durch Tastatur und Menüsteuerung durch Maus umständlich.
- Ergonomie: Die bisherigen Systeme sind noch relativ schwer.
Siehe auch: Photogrammetrie
Weblinks
- Ein Beispiel für ein alternatives Eingabegerät ist der Cyberstilo der Abteilung Industrielle Anwendungen (A2) des Fraunhofer Instituts für grafische Datenverarbeitung in Darmstadt.
- Informationen intelligent nutzen: Anlagenplanung, Service & Wartung, Produktionsunterstützung mit Augmented Reality
- IPF: Augmented Reality für Katastrophenmanagement an der Universität Karlsruhe(TH)
- DWARF: Augmented Reality an der TU München
- Studierstube: Augmented Reality an der TU Wien
- Augmented Prototyping: Augmented Prototyping, Fraunhofer Institut für grafische Datenverarbeitung (IGD), Abteilung A2 - Industrielle Anwendungen, Darmstadt
- STARMATE: Augmented Reality für Maintenance und Wartung, ZGDV, Darmstadt
- Medarpa: Augmented Reality in der Medizin, ZGDV, Darmstadt
- ARCHEOGUIDE: Augmented Reality für Cultural Heritage, ZGDV, Darmstadt
- ARVIKA: Augmented Reality für Entwicklung, Produktion und Service, BMBF-Projekt
- ARTESAS: Advanced Augmented Reality Technologies for Industrial Service Applications, BMBF-Projekt
- AR: Augmented Reality an der Bauhaus-Universität Weimar, Fakultät Medien
- AMIRE: Augmented Reality an der FH Hagenberg, Medientechnik und -design / Digital Media
Referenzen
- Azuma, Ronald T. A Survey of Augmented Reality. Presence: Teleoperators and Virtual Environments 6, 4 (August 1997), 355 - 385
- Caudell, T.P., and Mizell, D.W. (1992)"Augmented Reality: an application of heads-up display technology to manual manufacturing processes." In Proceedings of the Twenty-Fifth Hawaii International Conference on Systems Science, Kauai, Hawaii, 7th-10th Jan. 1992, Vol. 2, pp. 659-669.